Forschern gelingt Produktion von Impfstoffen in Tabakpflanzen

Auch mit Pflanzen lassen sich wirksame Impfstoffe in genügend großer Menge produzieren. Das haben Forscher der Universitäten Würzburg, Heidelberg, Freiburg und Clermont-Ferrand am Beispiel der bakteriellen Infektionskrankheit Borreliose gezeigt. Ihre Ergebnisse stellen sie in der Januar-Ausgabe des Fachblatts "Nature Biotechnology" vor.

Impfstoffe sind oft Proteine. Meist werden sie mit großem Aufwand in Bakterien oder Zellkulturen hergestellt. Dass sie sich prinzipiell auch in gentechnisch veränderten Pflanzen produzieren lassen, ist für Forscher nicht neu. "Allerdings lieferten die bislang getesteten Pflanzen viel zu geringe Mengen", sagt Apotheker Heribert Warzecha, der am Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie der Uni Würzburg bei Professor Martin Müller forscht.

Anders sieht es nun bei dem Impfstoff gegen die Borreliose aus. Der besteht aus einem Protein (OspA), das auf der Oberfläche der krankheitserregenden Bakterien vorkommt und mit Fettsäure-Ketten bestückt ist. Warzecha hat den Bauplan für das Protein - in Form von DNA - bei Tabakpflanzen in die Chloroplasten integriert. Das sind winzige grüne Partikel in den Zellen. Sie besitzen eigenes Erbgut und sind vor allem für die Photosynthese zuständig.

Diese kleinen Fabriken produzieren jetzt nicht nur wie geplant das Protein, sondern versehen es auch gleich noch mit den nötigen Fettsäuren - das ist immens wichtig, weil das Protein nur dann als Impfstoff wirkt. "Bislang war es gängige Lehrmeinung, dass ausschließlich Bakterien diese ganz spezielle Veränderung eines Proteins erledigen können", sagt Warzecha. Doch offensichtlich sind auch Chloroplasten dazu in der Lage.

Die Würzburger Tabakpflanzen sind außerdem besonders produktiv. Das liegt daran, dass die Konstruktionsanleitung für den Impfstoff nicht wie üblich in den Zellkern, sondern in die Chloroplasten eingebaut wurde - und davon enthält jede grüne Pflanzenzelle rund hundert Stück. Warzecha hatte den Bauplan für den Borreliose-Impfstoff zunächst auch in den Zellkern integriert, und das Ergebnis war gleich Null.

Die Forscher extrahierten den Impfstoff dann aus den Tabakpflanzen und schickten ihn in gereinigter Form zum Team von Professor Markus Simon nach Freiburg. Dort wurde der Stoff Mäusen injiziert. Deren Immunsystem sprang darauf hin so effektiv an, dass die Tiere vor der Borreliose geschützt wären. Dabei wirkte der Impfstoff aus den nikotinhaltigen Gewächsen fast genau so gut wie derjenige, der sich in Bakterienkulturen produzieren lässt.

Als nächstes steht das Feintuning an: Die Tabakpflanzen sollen dazu gebracht werden, möglichst viel Impfstoff zu produzieren. Mit einem gärtnerischen Trick wollen die Würzburger außerdem den Nikotingehalt der Tabakblätter senken, damit man diese den Freiburger Mäusen füttern kann. So soll klar werden, ob der Impfschutz auch auf oralem Weg zu erreichen ist.

Die Forscher haben schließlich eine Vision: Wenn man Impfstoffe in essbaren Pflanzen wie Tomaten oder Salat produzieren könnte, wäre nicht nur die Herstellung einfacher und billiger, sondern auch die Impfung selbst: Die käme dann ohne Spritze aus: "Man könnte die Pflanzen einfach zu Säften oder Breien verarbeiten und sie wohl dosiert verabreichen", so Warzecha.

Quelle: idw / Universität Würzburg